CN203451229U - 一种新型的四氯化硅汽化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型的四氯化硅汽化装置，包括静态混合器、汽化器，汽化器壳体上设有混合物料进口，该进口为插入管型式，内伸到汽化器中加热管的下方，并在插入管上开有分布孔。经静态混合器混合后的物料由混合物料进口进入汽化器，氢气在四氯化硅液相中鼓泡促使四氯化硅汽化，得到四氯化硅和氢气的混合气。本实用新型提供的汽化装置具有汽化温度低、安全性高、投资低、设备使用寿命长等优点，为装置的连续稳定运行提供了保障。

Description

一种新型的四氯化硅汽化装置

技术领域

本实用新型涉及多晶硅生产领域，具体的说，本实用新型涉及一种冷氢化装置中的四氯化硅汽化装置。

背景技术

多晶硅作为制造集成电路衬底、太阳能电池等产品的主要原料，是发展信息产业和新能源产业的重要基石。目前，国内外生产多晶硅主要采用的是改良西门子法，该方法每生产1吨的多晶硅需要消耗19～24吨的三氯氢硅，同时副产15～20吨的四氯化硅，四氯化硅极易与水反应生成氯化氢，直接排放严重污染环境。

四氯化硅作为多晶硅生产的主要副产物，目前最为有效的方法是采用冷氢化技术进行处理，把四氯化硅转化为多晶硅生产的原料三氯氢硅，实现装置内部的密闭循环和污染物的零排放。

在冷氢化工艺中，四氯化硅先经预热，然后汽化，汽化后的四氯化硅气体与预热后的氢气混合，混合后的气体混合物经继续加热后进入反应器，在高温、高压条件下与硅粉反应生成三氯氢硅。四氯化硅汽化是冷氢化装置的重要组成部分，选择合理的四氯化硅汽化方式不仅可以有效的降低汽化温度、延长设备的使用寿命，而且对装置的连续运行有重要意义。

由于四氯化硅的汽化温度高，在传统的四氯化硅汽化中通常采用高温导热油加热汽化或电加热直接汽化。以导热油为热源进行汽化时必须配套复杂的导热油系统，通常一套导热油系统包括：导热油储罐、导热油泵、导热油加热器、热油膨胀罐、轻组份冷凝器以及轻组份罐等，因此这种汽化装置设备投资费用很高。而在电加热直接汽化中，电加热元件通常采用的是薄壁无缝合金管，正常工作时加热管表面的温度高达500～700℃，而原料四氯化硅中会含有微量的高沸物（聚氯硅烷），当加热管和物料直接接触时就会导致高沸物黏附在高温的加热管外壁，并慢慢积累影响传热效果，温度过高时黏附在表面的高沸物会发生焦化的现象，从而导致加热管的破裂，因此，电加热汽化装置的安全性以及连续运行能力较差。

在专利CN202400856U中公开了一种四氯化硅导热油汽化装置，该装置以导热油为热源，在釜式汽化器中进行四氯化硅的汽化，汽化温度高，同时需要配套复杂的导热油系统，装置投资高，而且导热油污染较大，泄露后造成环境污染，若漏入系统，造成整个系统污染，难以清理。在专利CN201482472U中公开了一种四氯化硅电加热汽化装置，包括分离容器、加热容器以及电加热元件，该装置通过物料管口高度的设置，在一定程度上延缓了电加热管的结垢速度，降低了加热管的更换频率，但是由于加热管表面温度始终在较高的温度范围，无法从根本上解决高沸物在电加热管表面焦化导致的电加热管破裂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述汽化装置存在的不足，提供一种新型的四氯化硅汽化装置，具有汽化温度低、安全性高、投资低、设备使用寿命长等特点。

本实用新型所采用的技术方案是：一种新型的四氯化硅汽化装置，包括静态混合器和汽化器，汽化器由壳体、换热管和管箱组成，其特征在于，所述汽化器上面的混合物料进口为插入管型式，插入管布置在换热管的下方，同时插入管正下方设有分布孔，在汽化器底部设有高沸排出口。

其中汽化器为单管板或双管板型式。

其中插入管为单排或多排。

在本实用新型提供的汽化装置中，预热后的四氯化硅和氢气先经静态混合器充分混合后，由插入管进入到汽化器中，氢气在四氯化硅液相中鼓泡促使四氯化硅汽化。由于采用了氢气在四氯化硅液相中鼓泡汽化，降低了气相混合物中四氯化硅的分压，导致四氯化硅的汽化温度大大降低，采用蒸汽作为汽化热源就能满足工艺要求，避免了使用高温导热油加热汽化或电加热汽化。因此，本实用新型提供的四氯化硅汽化装置可以很好地降低生产成本，提高设备安全性和稳定性。此外，汽化器底部设有高沸排出口，使得汽化器在工作一段时间后所累积的高沸物和不易汽化的物质能从汽化器中顺利的排出，从而保证了四氯化硅汽化器的汽化效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本实用新型，下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，预热后的四氯化硅3和氢气4进入静态混合器1，经静态混合器1充分混合后，得到饱和的气液相混合物，气液相混合物由汽化器壳体10上面的混合物料进口5进入汽化器2内，并通过插入管8正下方的分布孔在汽化器2的四氯化硅液相中鼓泡，由于采用了氢气在四氯化硅液相中鼓泡汽化，降低了混合气6中四氯化硅的分压，导致四氯化硅的汽化温度大大降低，采用蒸汽作为汽化热源7就能满足工艺要求。汽化后得到四氯化硅3和氢气4的混合气6，该混合气被送往下一加热单元继续加热。

四氯化硅3和氢气4进入汽化器2之前，先进入静态混合器1，在静态混合器1中气液两相充分接触混合，强化了气液两相间的传质和传热效果，提高了汽化器2的汽化效率。此外，插入管8正下方的分布孔在汽化器2内均匀分布，使氢气4在四氯化硅液相中均匀鼓泡，增强了汽化器2的汽化效果。

四氯化硅汽化器在长期运行后会累积一定量的高沸物，可以通过高沸排出口9从汽化器2中定期的排出，降低了杂质累积，从而保证了四氯化硅的汽化效率。

通过本实用新型提供的装置，四氯化硅在较低温下就发生汽化，避免使用高温导热油汽化和电加热汽化，降低了设备投资，提高了设备安全性和稳定性，保证了装置连续稳定的运行。

Claims (3)

1.一种新型的四氯化硅汽化装置，包括静态混合器（1）和汽化器（2），汽化器（2）由壳体（10）、换热管（11）和管箱（12）组成，其特征在于，所述汽化器（2）上面的混合物料进口（5）为插入管型式，插入管（8）布置在换热管（11）的下方，同时插入管（8）正下方设有分布孔，在汽化器（2）底部设有高沸排出口（9）。

2.根据权利要求1所述的新型的四氯化硅汽化装置，其特征在于，所述汽化器（2）为单管板或双管板型式。

3.根据权利要求1所述的新型的四氯化硅汽化装置，其特征在于，所述插入管（8）为单排或多排。

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